滾動軸承熱處理變形研究

1、德國“畸變工程生產(chǎn)過程的變形控制”研究項目簡介v工件變形是機械制造業(yè)中普遍存在的問題。在德國，僅傳動零件，在1995年因采用磨削去除工件變形的費用就高達8.5億歐元。v為了解決工件的變形問題，德國2001年由國家科研基金組織在不萊梅大學(xué)成立了合作研究中心的畸變工程項目，編號SFB570，期限3年。v研究中心下設(shè)12個課題組，由20多位從事材料科學(xué)、加工技術(shù)、數(shù)學(xué)以及工藝控制工程方面的專家組成，進行系統(tǒng)化研究。v項目除國家科研基金支持外，還有企業(yè)資助。鋼鐵企業(yè)有德國的Kurpp Buderus公司；瑞典的Ovako公司。軸承企業(yè)有德國的FAG和SKF公司。有關(guān)研究項目的技術(shù)方案介紹如下有關(guān)研究項

2、目的技術(shù)方案介紹如下：1、基本概念1.1 變形v工件在生產(chǎn)過程中受到溫度、應(yīng)力和化學(xué)等因素作用而引起總的尺寸和形狀的變化。1.2 潛勢v工件尺寸和形狀變化（即變形）的產(chǎn)生乃是由于在生產(chǎn)過程各道工序就已形成的變形潛在因素的釋放而引起。（1）變形潛勢v生產(chǎn)過程中對工件尺寸和形狀變化起不利作用的所有可能性的總和。從工序上，存在于設(shè)計、材料冶煉、鍛造、切削加工、熱處理、磨削等過程；從因素上，有材料成分、顯微組織及加工應(yīng)力等。（2）補償潛勢v生產(chǎn)過程中對工件尺寸和形狀變化起有利作用的所有可能性的總和。2、變形的系統(tǒng)化研究v 生產(chǎn)過程中，諸多因素，如材料的化學(xué)成分、顯微組織、加工應(yīng)力等都對工件變形產(chǎn)生影響

3、，本應(yīng)停下來對各工序的影響進行分析評價和修正，但是現(xiàn)有的信息數(shù)據(jù)還無法確定，所以工藝?yán)^續(xù)進行，只有到了最后熱處理階段才發(fā)現(xiàn)問題，于是就把變形歸咎給了熱處理。實際上，每道工序的質(zhì)量和結(jié)果都要受到另一道工序的影響，因此研究工件的變形，就必須進行系統(tǒng)化分析研究。2.1 生產(chǎn)過程的系統(tǒng)化v各種影響因素可以作為生產(chǎn)（即系統(tǒng)）的輸入變量或控制因素來考慮，如圖1。圖1 生產(chǎn)過程的系統(tǒng)化生產(chǎn)過程干擾因素控制因素輸出變量輸入變量2.2 系統(tǒng)化的模擬（1）系統(tǒng)的影響因素v著重于重要的影響因素或輸入變量。借助于系統(tǒng)特性而使各因素相互聯(lián)系。強調(diào)內(nèi)部各影響因素。（2）系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)v即系統(tǒng)與子系統(tǒng)中各組元的相互關(guān)系，如圖2

4、所示。強調(diào)內(nèi)部各因素之間的關(guān)系。 （3）環(huán)境因素v即系統(tǒng)與環(huán)境（工作條件）之間的關(guān)系。強調(diào)內(nèi)部因素與外部因素的相互關(guān)系。v系統(tǒng)化的目標(biāo)就是要識別、描述生產(chǎn)流程內(nèi)部的相互影響、依賴以及交叉關(guān)系，以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的優(yōu)化。圖2 系統(tǒng)模型工作組與各子項目之間的關(guān)系A(chǔ)1/A2 A3 A4 A5 A6初始成形 鍛造 加工 熱處理 淬火冷卻“系統(tǒng)模型”工作組（與B5合作）：結(jié)構(gòu)模型、文件編制、產(chǎn)品供應(yīng)、工藝信息以及變形的起因與補償技術(shù)。2.3 系統(tǒng)模型的開發(fā)v系統(tǒng)模型的結(jié)構(gòu)和內(nèi)容見表1。表1 系統(tǒng)模型的開發(fā)（A）模型開發(fā)與模擬v溫度、相成分、應(yīng)力等因素與變形相互關(guān)系的模擬，對每一工序中變形產(chǎn)生的機理進行分析。

5、（B）檢測技術(shù)v變形影響因素的定量檢測方法。（C）系統(tǒng)模型v處理跨學(xué)科、跨項目的關(guān)系，對整個加工過程加以規(guī)范，實施系統(tǒng)化。2.4 影響變形因素的確定v圖3是變形潛勢的各種誘因，為了減少可能的影響因素數(shù)量，采用“失效形式與影響因素分析法”（FMEA），事實上亦即確定每種因素的權(quán)重系數(shù)。圖3 變形原因及其影響 人工 機器材料方法潛在變形管理環(huán)境測量誘因 誘因誘因 誘因誘因 誘因誘因 2.5 典型工藝v工件生產(chǎn)的每工序都存在變形潛勢和補償潛勢。它們對最終變形有累積作用，為了研究方便，選擇了最具代表性的三類典型零件，其工藝流程代表了大多數(shù)的形狀結(jié)構(gòu)和熱處理工藝的組合及其最后的變形傾向（表2）。表2 典型零件及工藝簡化工藝（1）環(huán)狀工件v變形主要表現(xiàn)為失圓、錐度和翹曲。（2）軸類工件v變形主要表現(xiàn)為彎曲，即實際軸線與理論軸線產(chǎn)生偏差。（3）齒輪工件v變形復(fù)雜。除失圓、錐度和翹曲外，還有徑跳及齒形、齒向和螺旋角等的變化。2.